Artsen gebruiken al meer dan honderd jaar straling om kanker te behandelen, maar het is altijd een delicate kunst geweest om de behandeling te sturen en gezond weefsel te vermijden.

Om ze te helpen, wetenschappers van de Universiteit van Chicago hebben een leger van minuscule bloemvormige metaal-en-organische nanodeeltjes ontworpen die een een-tweetje leveren - eerst de effecten van straling op de tumorplaats versterken en vervolgens het immuunsysteem op gang brengen om eventuele resterende tumoren.

Het onderzoek, gepubliceerd op 26 maart in Natuur Biomedische Technologie , leidde tot een kandidaat-molecuul dat momenteel aan fase 1 klinische proeven begint.

Wenbin Lin, de James Franck Professor of Chemistry and Radiation &Cellular Oncology aan de Universiteit van Chicago, werkt al meer dan 20 jaar met een klasse materialen die metaal-organische raamwerken (MOF's) worden genoemd. Deze sponsachtige materialen worden zo genoemd omdat ze metalen knopen combineren met organische bindmiddelen. Een hot item in de chemie vandaag, ze worden onderzocht voor toepassingen van zonnecellen tot sensoren omdat ze zeer functioneel zijn en met een aantal verschillende componenten kunnen worden gebouwd.

Omdat ze kunnen worden gemaakt van biologisch afbreekbare materialen, Lin's lab zag mogelijkheden voor een nieuwe kankerbehandeling.

Het idee is om de kleine raampjes in de tumor te injecteren. "Bij röntgenbestraling, ze produceren zeer reactieve moleculen die zich niet ver van de injectieplaats verplaatsen - ze klikken vast en blijven precies waar je ze neerzet, " zei Lin. De raamwerken absorberen straling beter dan weefsel, het toedienen van een extra dosis straling aan de tumor.

De straling veroorzaakt een stortvloed van reactieve zuurstofverbindingen die giftig zijn voor allerlei delen van de cel:"Eiwitten, lipiden, ze kauwen elk biologisch molecuul op, " zei Lin. (Dit is belangrijk omdat hoe meer delen van een cel een behandeling raakt, hoe moeilijker het is voor kankercellen om te muteren om het te vermijden.)

Dan de tweede klap:het MOF-ontwerp kan een type molecuul bevatten dat een IDO-remmer wordt genoemd. Deze remmer, van een klasse van kankerbehandelingen die controlepuntblokkade-immunotherapie wordt genoemd, dwarsboomt een veelvoorkomende truc die kankercellen gebruiken om het immuunsysteem van het lichaam te ontwijken. Zodra de blokkade is ingeschakeld, T-cellen kunnen naar binnen stormen om aan te vallen. In muizen, de studie wees uit dat dit hielp om tumoren te doden die zich elders in het lichaam verstopten - niet alleen op de plaats van de injectie.

"In theorie, het zou de dosis voor genezing van veel kankers kunnen verlagen, wat een grote vooruitgang is, want elke hoeveelheid die we de straling kunnen verminderen, betekent minder complicaties, " zei co-auteur van de studie Ralph Weichselbaum, de Daniel K. Ludwig Distinguished Service Professor en voorzitter van de afdeling Straling en Cellulaire Oncologie, "en we hopen ook dat de mogelijke activering van het immuunsysteem ons kan helpen tumoren te behandelen die we vandaag gewoon niet kunnen bereiken."

Lin's lab is al jaren bezig om het ontwerp te perfectioneren. "We hebben zoveel geleerd en spannende vorderingen gemaakt, " zei Lin. "Het vooruitzicht om een ​​technologie te ontwikkelen die immunotherapie zou kunnen bevorderen, is buitengewoon de moeite waard."

"Dat is echt het geweldige aan de universiteit - dat mijn oncologisch laboratorium kan samenwerken met natuurwetenschappers om een ​​kankerbehandeling als deze te bevorderen, ' zei Weichselbaum.

Lin richtte een startup op om de technologie naar toepassing te brengen genaamd RiMO Therapeutics, met hulp van het Polsky Center for Entrepreneurship and Innovation. Het bedrijf sponsort de lopende fase 1 klinische studie.